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    窑尾高温风机故障的分析及处理

    2020-04-28
    万亮 付金强
    (中国葛洲坝集团水泥有限公司,湖北荆门 448000)
      一、基本情况
      某公司4500t/d熟料生产线于2016年6月正式投产。新线投产运行至今,窑尾高温风机连续出现几次故障。该公司窑尾高温风机使用的是BB系列风机,型号为3100DIBBffz,配套电动机的型号为YRKK710-6,功率为2500kW,电压为10kV,其主要性能参数见表1。
    表1 窑尾高温风机性能参数
      导致风机故障常见有转子失衡、偏心、固定松动、滚动轴承故障、转子弯曲、叶轮损坏和系统气流不稳定等。该公司在故障诊断与排除阶段也主要是围绕这些可能存在的原因进行分析处理。
      二、窑尾高温风机定位端自由端轴承烧毁
      2.1故障经过
      新线正常运行一个多月以后,中控显示窑尾高温风机温度一直偏高,现场实测时定位端与自由端轴承温度均达66℃,由于未找到高温根本原因而没有及时排除隐患。轴承高温异常一周左右,高温风机定位端轴承抱死烧毁导致风机跳停,?;觳榉⑾?,定位端轴承靠电动机侧滚柱散落,内外圈均有不同程度破损(见图1)。中控室调取数据发现,轴承在发生故障时温度显著提升,最高达90℃,自由端振动值达6.4mm/s,电动机电流从140A跳至170A以上。
    图1 定位端轴承烧毁后现场情况
      第一次故障后,经过更换轴承重新投人生产运行,现场实测两端轴承温度均为50℃左右,运行5个班次后,经与厂家技术人员协调,考虑到前一次轴承烧毁可能是自由端轴向间隙预留不足引起,于是停窑在自由端轴承座轴向尾端增加法兰片以增加轴向间隙(见图2),按要求安装完成后,重新启动运行,投料十几分钟后,高温风机自由端温度过高直接跳停,打开轴承盖,发现轴承抱轴。
    图2 自由端向尾端增加法兰片并压铅丝校正
      2.2故障原因分析
      定位端轴承烧毁的直接原因是:自由端轴的轴向间隙预留不足,轴受热膨胀,挤压定位端轴承,导致轴承抱死烧毁。通常衡量物体热变形的主要参数是组成该物体材料的热膨胀系数,材料的线膨胀系数关系式为:
      式中:
      L1、L2—t1、t2温度时的样品长度,mm;
      L0—标准温度t0(常取0℃或20℃)时的样品长度,mm;
      α—材料的线膨胀系数,10-6/K或10-6/℃。
      通过查阅数据资料获知,高温风机自由端轴的轴向间隙实际预留约6mm,当高温风机正常运行时,进口风温可达200℃左右,此时轴的受热温度按200℃计算,需考虑受热膨胀部分轴的长度约为两轴承间距离,距离约为4.5×10³mm,35CrMo在20~200℃内线膨胀系数约为12×10-6/℃。因此,按照式(1)得知,轴受热200℃时伸长量约为:
      ΔL=αL0Δt=200℃×4.5×10³mm×12×10-6/℃=10.8mm,
      即ΔL>实际预留间隙6mm。
      同时,实际数据还会受材料成分、纹向、加热温度不均匀、热膨胀系数本身误差等影响而有偏差,因此判断自由端轴预留间隙不足。
      自由端轴承烧毁的直接原因是:前期自由端轴向间隙预留不足产生故障,也使自由端轴承内外圈产生了错位损伤,当重新调整自由端轴的轴向间隙时,自由端受损轴承保持架损坏,滚柱散落发生高温致使轴承内圈与轴抱死。
      故障发生前,高温风机两端轴承温度一直偏高,现场岗位工采取了对轴承座淋水降温的错误方式,不仅不能解决设备高温的根本问题,还可能破坏设备油封,污染设备润滑油,从而进一步加剧设备故障的产生。
      2.3故障处理措施
      故障发生后,立即组织维修工人,打开轴承座,检查轴及轴承状况。同时联系风机轴制造商,信息反馈得知新轴生产周期约为一个月,为尽快恢复生产,现场决定对受损风机轴进行修复,待新轴购回,再组织施工更换该风机轴。由于轴承抱轴(自由端),现场修复方案采用氧割拆除坏损轴承。运用手工砂轮修磨风机轴(轴承位),并在自由端轴承座上下端间使用δ=0.05mm铜片保证轴承的正常径向间隙,在自由端轴承座端盖内加装δ=12mm钢制法兰片增加风机轴轴向间隙。本次抢修更换了定位端、自由端轴承各一个。
      高温风机修复后投入运行,现场每半小时巡检一次,现场实测风机两端振动、温度平均数据见表2(风机频率39Hz,以下同)。
    表2 风机修复并平稳后振动、温度检测数据
      三、窑尾高温风机轴承座振动过大
      3.1故障经过
      新轴购回并安装完成后,公司对2号线高温风机进行了风机叶轮组更换,并投入运行。随着运行时间的推移,风机轴承座振动值逐渐增大,初始振动值及最大振动值情况见表3,并有进一步加大的趋势。
    表3 风机叶轮组更换后振动、温度检测数据
      3.2故障原因分析
      现场拆卸高温风机叶轮检查发现,风机叶轮与轴盘连接螺栓为4.8级、长度70mm螺栓,经厂家与公司技术人员现场分析确认,螺栓不符合精度要求,需更换为8.8级、长度90mm螺栓,且分析认为,振动过大可能是叶轮与主轴配合过盈量偏小造成的。
      3.3故障处理措施
      (1)停窑止料后,立即拆除高温风机定位端、自由端轴承箱侧端盖,检查测量风机主轴的轴向膨胀量,并检查轴承外圈与轴承箱之间的顶隙,并做好数据记录。
      (2)拆除联轴器的防护罩,脱开联轴器,检查、记录电动机与风机主轴的同轴度(包括径向、端面跳动量)。
      (3)打开风机壳体检修门,清除风机叶轮表面及壳体内积灰,消除因表面积灰而引起的风机叶轮振动。
      (4)根据现场检测数据,重新进行校正。
      (5)现场对风机叶轮做动平衡,使其满足风机转速在40Hz(800r/min)时,振动值在2.5mm/s的正常范围内。
      完成上述工作,并检验结果无异后,开窑投料运行,但风机振动问题仍未解决,经与厂家及公司技术专家协商后,由风机厂家重新制作一套新风机叶轮,以彻底解决风机故障隐患。
      新叶轮定做完成并运回厂后,立即对风机进行安装,安装完毕后投料运行,风机运转平稳,运行振动、温度情况见表4。
    表4 风机新叶轮组运行平稳后振动、温度检测数据
      四、故障预防措施
      (1)加强现场巡检力度,做好巡检记录,同时及时与中控进行交流协调,遇到问题要与中控人员进行沟通并第一时间解决。
      (2)加强设备使用与故障检修培训,提升相关管理人员及一线工人对设备操作与管理的能力,遇到故障时运用科学的方法和知识进行分析解决,不能盲目判断和处理,对设备不正常因素要引起足够重视,不能任其发展。
      (3)要有科学的设备管理方法,运用每一次?;觳榈幕嵯钢屡挪樯璞敢?,做到预防为主,将设备故障率降到最低。
    来源:《水泥》2017年第6期

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